Трансформаторное масло имеет основополагающее значение для эффективной и безопасной работы силовых трансформаторов. Выступая одновременно в качестве изолятора и охлаждающей жидкости, это масло, обычно называемое трансформаторным изоляционным маслом, служит для рассеивания тепла и поддержания электрической прочности диэлектрика в высоковольтных системах. Однако воздействие электрического напряжения, кислорода и высоких температур со временем приводит к ухудшению свойств масла, что приводит к образованию кислотных соединений, шлама и накоплению влаги. Эти загрязняющие вещества ухудшают изоляционные и тепловые свойства масла, увеличивая риск выхода трансформатора из строя.

Одним из наиболее эффективных решений для снижения этих рисков и продления срока службы трансформаторов является регенерация трансформаторного масла. В этой статье подробно рассматривается процесс деградации трансформаторного масла, последствия загрязнения масла и то, как регенерация восстанавливает его эксплуатационные характеристики, предлагая при этом экологичную и экономичную альтернативу замене масла.

Понимание деградации трансформаторного масла и ее последствий

Трансформаторное масло со временем естественным образом разрушается под воздействием окружающей среды и внутренних электрических напряжений. Этот процесс в основном происходит из-за окисления и термического разложения, которые приводят к образованию нежелательных побочных продуктов.

По мере старения масло становится более кислым и в нём образуются шлам и полярные соединения, которые снижают диэлектрическую прочность и общую надёжность трансформатора. Загрязнения также могут проникать в изоляцию, ускоряя её разрушение и затрудняя восстановление. Если масло не обработать, оно может привести к каскаду эксплуатационных отказов:

1. Увеличение диэлектрических потерь

Со временем и загрязнением трансформаторное масло становится более электропроводным. Это приводит к диэлектрическим потерям — токам утечки, которые приводят к рассеиванию энергии в виде тепла. Эти недостатки приводят к повышению энергозатрат и снижению производительности системы.

2. Пониженная диэлектрическая прочность.

Ключевым свойством трансформаторного масла является его способность изолировать компоненты, находящиеся под напряжением. По мере старения масла его диэлектрическая прочность снижается из-за присутствия влаги, кислот и других полярных загрязняющих веществ. Это повышает риск возникновения электрических разрядов или дуговых замыканий, потенциально способных повредить внутренние компоненты.

3. Проникновение и удержание влаги

Старое масло менее эффективно отталкивает воду, что может привести к накоплению внутренней влаги. Влага действует как проводник, снижая целостность изоляции и увеличивая вероятность пробоев. Она также может способствовать внутренней коррозии и усугублять последствия окисления.

4. Плохая теплопередача

Шлам, образующийся при старении масла, имеет тенденцию откладываться на внутренних компонентах и ​​затруднять отвод тепла, вызывая перегрев трансформаторов. Хронический перегрев может привести к неравномерному расширению компонентов, ускоренному разрушению масла и снижению мощности трансформатора.

Эти проблемы часто взаимосвязаны. Например, перегрев, вызванный образованием шлама, может усилить окисление, что, в свою очередь, приводит к образованию большего количества кислот и влаги. Поэтому для предотвращения долгосрочных последствий крайне важно устранить деградацию масла на ранних стадиях.

Что такое регенерация трансформаторного масла?

Регенерация трансформаторного масла — это восстановительный процесс, направленный на обновление отработанного трансформаторного масла путем удаления влаги, кислот, шлама и других побочных продуктов. В отличие от полной замены масла, которая может быть дорогостоящей и экологически опасной, регенерация более экологична и экономична. Обычно её можно проводить на месте с помощью мобильных маслоочистительных установок или установок, а во многих случаях даже без отключения трансформатора от сети, что сводит к минимуму перебои в работе.

Основная цель рекультивации — восстановить первоначальные диэлектрические и тепловые свойства масла, чтобы оно снова могло эффективно выполнять функции изолятора и охлаждающей жидкости. Регенерируя масло вместо его замены, организации не только снижают своё воздействие на окружающую среду, но и продлевают срок службы трансформатора без значительных затрат на инфраструктуру.

Ключевые этапы процесса утилизации нефти

Эффективная регенерация трансформаторного масла включает три основных этапа: испытания масла, анализ масла и непосредственно процесс регенерации.

1. Тестирование масла

Перед началом рекультивации крайне важно оценить состояние масла с помощью серии стандартизированных тестов. Эти оценки позволяют оценить уровень загрязнения масла и определить подход к его очистке. Рекомендуемые тесты включают:

· Коэффициент мощности: Измеряет диэлектрические потери в масле; высокие значения указывают на загрязнение или деградацию.

· Кислотное число: Показывает концентрацию кислых соединений, образовавшихся в результате окисления.

· Межфазное натяжение: Более низкие значения указывают на повышенное присутствие продуктов окисления или загрязняющих веществ.

· Напряжение пробоя диэлектрика: Оценивает способность масла выдерживать электрическое напряжение без сбоев.

· Цветовой тест: Более высокий индекс цвета обычно указывает на загрязнение или старение.

Эти диагностические процедуры обычно включаются в протоколы испытаний масла силовых трансформаторов для обеспечения безопасности и эффективности эксплуатации.

2. Анализ масла

После тестирования результаты необходимо интерпретировать в совокупности для точного определения состояния масла. Ни один отдельный тест не даёт полной картины; необходима комплексная оценка.

Согласно стандарту IEEE Std C57.637-2015, масла подразделяются на две группы:

· Группа I: Масла, пригодные для восстановления (механической очистки).

· Группа II: Масла в плохом состоянии, требующие полной утилизации или утилизации в зависимости от экономических факторов.

Эта классификация определяет стратегию обслуживания и помогает определить, является ли рекультивация целесообразным вариантом.

3. Процесс рекультивации

Если предпочтительным методом является рекультивация, она включает в себя как механическую, так и химическую обработку для восстановления функциональности масла. Как указано в стандарте IEEE C57.637-2015, различие между восстановлением и рекультивацией имеет решающее значение:

· Восстановление масла: Механическое удаление растворенных газов, влаги и твердых частиц.

· Рекультивация нефти: Химическое и адсорбционное удаление кислых, полярных и осадкообразующих веществ.

Полный процесс рекультивации должен включать следующие компоненты:

а. Термическая обработка

Масло нагревается для облегчения миграции влаги из изоляционных материалов в масло. Это также способствует растворению шлама внутри трансформатора, облегчая его извлечение в процессе переработки. Рекуперация трансформаторов под напряжением способствует этому процессу, используя тепло, выделяемое нагрузкой.

б. Вакуумная дегазация и дегидратация

Нагретое масло пропускается через вакуумную колонну для удаления растворённых газов, влаги и летучих кислот. Максимальное использование площади поверхности на этом этапе повышает эффективность. Непрерывный процесс вакуумирования гарантирует, что влага, удалённая из бумажной изоляции, не попадёт обратно в трансформатор.

c. Обработка фуллеровой землей

Затем нефть проходит через слой фуллеровой земли — природной глины, известной своей высокой адсорбционной способностью. Она эффективно удаляет кислоты, шлам, спирты и углеродные частицы. Этот этап повышает межфазное натяжение и коэффициент мощности, одновременно снижая содержание кислот.

г. Повторная инъекция ингибитора

Многие трансформаторы работают с ингибиторами окисления. В процессе регенерации эти ингибиторы удаляются из масла. Поэтому при окончательном возврате масла в трансформатор в него вводят свежую дозу подходящей антиоксидантной присадки, что помогает замедлить дальнейшую деградацию.

е. Стадии фильтрации

Чтобы исключить попадание металлических и посторонних частиц в трансформатор, масло проходит через ряд фильтров. На последнем этапе часто используется фильтр с ячейками 0,5 мкм для удаления остаточных частиц. Это крайне важно для предотвращения попадания загрязнений, которые могут ухудшить работу изоляции или вызвать механический износ.

Примечательно, что регенерация трансформаторного масла является одной из нескольких стратегий профилактического обслуживания, которые могут дополнять более широкие программы обслуживания электрооборудования, такие как капитальный ремонт электродвигателя, обеспечивая долговечность всей системы распределения электроэнергии.

Заключение

Поддержание высокого качества трансформаторного масла — это не только сохранение самого масла, но и защита всей трансформаторной системы. Накопление загрязнений ставит под угрозу надежность, эффективность и долговечность оборудования. Регенерация трансформаторного масла — это комплексное, экономичное и экологичное решение этих проблем, позволяющее руководителям объектов предотвращать дорогостоящие отключения, продлевать срок службы оборудования и обеспечивать бесперебойную подачу электроэнергии.